Optimización del diseño óptico basada en la fabricabilidad para espejos de enfoque de rayos X avanzados de Kirkpatrick–Baez

El dispositivo de espejos de Kirkpatrick-Baez avanzado (AKB) es una solución efectiva y convincente para proporcionar nano-enfoque estable de rayos X para radiación de sincrotrón o líneas de haz de láser de electrones libres. Proponemos un enfoque de optimización del diseño del espejo AKB para mitigar las dificultades asociadas con la fabricación de espejos al minimizar los rangos de pendiente total de los cuatro espejos curvados mientras se logra el rendimiento de enfoque esperado. En la optimización, hemos considerado las restricciones geométricas para garantizar la aceptación del haz con la abertura clara requerida, el tamaño focal limitado por difracción con la apertura numérica adecuada y los espacios deseados entre espejos para el ajuste y la distancia de trabajo necesaria para la etapa de muestra. Además, se tienen en cuenta las restricciones prácticas vinculadas a la metrología y fabricación de espejos, como los límites de longitud de los espejos y la incertidumbre en la medición de la curvatura. Además, la optimización objetiva progresiva elimina la necesidad de cualquier conjetura inicial, automatizando completamente el proceso de optimización del AKB. Este enfoque facilita el desarrollo de una solución de diseño tipo Wolter-I o Wolter-III que satisfaga estas múltiples restricciones. En los casos en que las restricciones no pueden ser satisfechas simultáneamente, los resultados de la optimización proporcionan valiosas ideas sobre áreas donde se deben considerar los compromisos. Las simulaciones con trazado de rayos y propagación de frentes de onda validan el diseño optimizado de AKB, mostrando alta tolerancia al ángulo de incidencia del haz.